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O+P Fluidtechnik 6/2022

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O+P Fluidtechnik 6/2022

01 02 PRODUKTE UND

01 02 PRODUKTE UND ANWENDUNGEN 01 Je höher der Druck ist, desto höher muss die Härte des Elastomerwerkstoffs sein, um einem vorzeitigen Dichtungsausfall durch Spaltextrusion vorzubeugen 02 In der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sind hygienegerechte Einbauräume gefordert, die nur eine sehr geringe Ausdehnung des Dichtungswerkstoffs zulassen 03 Hochwertige Elastomer-Werkstoffe und Präzisions-O-Ringe aus Gummi gibt es für nahezu alle Branchen 04 O-Ringe werden unter anderem in Ventilkomponenten verbaut 05 Eine falsche Werkstoffauswahl führt zu irreparablen Schäden, die z.B. durch Berührung mit Säuren oder Laugen entstanden ist genannte Beständigkeitstabellen an, die in der Regel bei jedem Lieferanten frei erhältlich sind. Diese sind allerdings meist nur sehr allgemein gehalten und beziehen sich überwiegend auf das verwendete Basis-Elastomer (Kautschuk). Die übrigen Mischungsbestandteile bleiben dabei unberücksichtigt, obwohl auch sie einen wesentlichen Einfluss haben können. So können einige Medien, z. B. einen Weichmacher aus dem Dichtungswerkstoff herauszulösen, wodurch es zu einer Versprödung und damit verbunden Undichtigkeit der Dichtung kommen kann, obwohl gemäß Beständigkeitstabelle der Kautschuk als beständig eingestuft wurde. Darüber hinaus liegt die Temperatur des abzudichtenden Mediums – wenn nichts anders vermerkt – bei Raumtemperatur, was in einer Anwendung eher die Ausnahme darstellt. Darüber hinaus gibt es genormte anwendungsspezifische Beständigkeitslisten, in denen Basis-Elastomeren und Medien die dazugehörige maximale Einsatztemperatur zugewiesen ist. Eine weitere Möglichkeit sind spezielle Beständigkeitslisten oder firmeninterne Datenbanken, die neben den allgemein zugänglichen Beständigkeitstabellen bei einigen Herstellern verfügbar sind. Gute Ergebnisse für den Anwender liefern Einlagerungs- oder besser noch Praxisversuche, die aber in der Regel sehr zeit- und kostenaufwendig sind. MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN Sind Medien und Einsatztemperaturen definiert, muss auch eine eventuelle mechanische Beeinflussung des Werkstoffs geklärt werden, die u. a. aufgrund der Einbausituation bzw. der Anwendung auftreten kann. So spielt bei einer Hochdruckanwendung nicht nur die Beständigkeit gegen das Medium und die Einsatztemperatur eine Rolle, sondern auch der Widerstand gegen den auftretenden hohen Druck. Je höher dieser Druck ist, desto höher muss auch die Härte des Elastomerwerkstoffs sein, um einem vorzeitigen Dichtungsausfall durch Spaltextrusion vorzubeugen. Weitere mechanische Beeinflussungen sind Abriebfestigkeit bei dynamischen Anwendungen oder hohe innere Festigkeiten bei Anwendungen, mit plötzlichem starkem Druckabfall. Auch gute Dehnungseigenschaften können eine signifikante Rolle spielen. BRANCHENABHÄNGIGE FREIGABEN UND ZULASSUNGEN In einigen Branchen ist es erforderlich, die Eignung des Elastomer-Werkstoffs zusätzlich noch mit einer Freigabe bzw. Zulassung zu belegen. Dies ist u. a. der Fall, wenn es um Anwendungen im Bereich Trinkwasser, Lebensmittel, Pharmazie oder Gasversorgung geht. Werkstoffe, die einer Freigabeprozedur unterliegen, weisen Beschränkungen bei der Verwendung von Mischungsbestandteilen auf, müssen über bestimmte physikalische Eigenschaften verfügen oder spezielle Prüfkriterien erfüllen. DER EINBAURAUM IST WICHTIG Der notwendige Einbauraum ist bei der Auswahl von Elastomer-Werkstoffen, auch bezogen auf O-Ringe, ebenfalls von Bedeutung. Als Standard-Einbauraum ist die Rechtecknut nach DIN ISO 3601-2 anzusehen, die bezogen auf die Schnurstärke die Werte für Breite und Tiefe des Einbauraums definiert. Daraus ergeben sich die Werte für die notwendige Verpressung des O- Rings sowie der entsprechende Füllgrad der Nut. Bei Anwendung dieser Norm ist eine konstruktiv sichere Abdichtung mit O-Ringen in Standard-Anwendungen gewährleistet. Abweichungen von diesen rechteckigen Einbauräumen sind möglich und teilweise auch notwendig. So werden in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie spezielle, sogenannte hygienegerechte Einbauräume verlangt, die nur eine sehr geringe Ausdehnung des Dichtungswerkstoffs zulassen. ANFORDERUNGEN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE UMSETZEN Anhand von zwei unterschiedlichen Branchen soll nachstehend kurz erläutert werden, wie bei der Auswahl eines optimalen Dichtungswerkstoffs vorgegangen werden sollte: Es soll ein Dichtungswerkstoff für eine Armatur in einer Molkerei gefunden werden, in der Milch bei 20 °C abgefüllt wird. Die Anlage soll täglich mit 4 %-iger Natronlauge über 20 min bei 80 °C gereinigt und über 30 min mit Dampf bei 121 °C sterilisiert werden. Eine FDA-Konformität des Dichtungswerkstoffes wird gefordert. 22 O+P Fluidtechnik 2022/06 www.oup-fluidtechnik.de

DICHTUNGSTECHNIK 03 04 05 Unter den genannten Voraussetzungen wären verschiedene Elastomer-Werkstoffe verwendbar. Aufgrund von Erfahrungswerten würde für diese Anwendung ein spezieller Peroxidvernetzter EPDM-Werkstoff mit einer Nennhärte von 70 - 75 Shore A zum Einsatz kommen. Dieser muss der FDA-Verordnung 21 CFR 177.2600 entsprechen. Das bedeutet, dass nur zugelassene Mischungsbestandteile verwendet werden und mit dem Werkstoff zusätzlich Extraktionsversuche in Wasser und n-Hexan als Lebensmittelsimulanzien durchgeführt und bestanden wurden. GUT BERATEN Der Dichtungshersteller C. Otto Gehrckens verfügt über jahrzehntelange Erfahrung und weiß, dass es sich bei der Auswahl eines geeigneten Dichtungswerkstoffes um eine sehr komplexe Aufgabe handelt. Diese wird gleichermaßen durch die Vielzahl an anwendungsspezifischen Parametern, die auf den Dichtungs- werkstoff einwirken können und auch durch die Vielzahl von unterschiedlichen Elastomeren und deren Formulierungen erschwert. Hinzu kommt, dass die Formulierungen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung keiner Norm unterliegen und jeder Hersteller mehr oder weniger frei in der Werkstoffgestaltung ist. Viele Fragen zur Werkstoffuswahl von Elastomer-Dichtungswerkstoffen lassen sich daher nicht ohne Weiteres beantworten. Daher sollte bei kritischen Einsatzgebieten stets eine enge Zusammenarbeit mit Lieferanten oder Hersteller der Elastomer- Dichtungswerkstoffs angestrebt werden. Neben der Werkstoffexpertise lässt sich auch aus den bereits gewonnen Erfahrungen anderer Anwendungsprojekte ein Gewinn ziehen. Bilder: C. Otto Gehrckens www.cog.de IMPRESSUM FLUIDTECHNIK erscheint 2022 im 66. Jahrgang REDAKTION Chefredakteur: Miles Meier (mm), Tel.: 06131/992-208, E-Mail: m.meier@vfmz.de (verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV) Redakteur: Dipl.-Ing. Manfred Weber (MW), Tel.: 06131/992-202, E-Mail: m.weber@vfmz.de Redaktionsassistenz: Vivien Backof, Tel.: 06131/992-415, Melanie Lerch, Tel.: 06131/992-261, Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371, E-Mail: redaktionsassistenz_vfv@vfmz.de, (Redaktionsadresse siehe Verlag) Herausgeberin: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Katharina Schmitz, Institutsdirektorin, Tel: 0241/80-47701 E-Mail: sc@ifas.rwth-aachen.de ifas – Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme RWTH Aachen University, Campus-Boulevard 30, 52074 Aachen, www.ifas.rwth-aachen.de Organ: Organ des Forschungsfonds des Fachverbandes Fluidtechnik im VDMA GESTALTUNG Sonja Daniel, Anette Fröder, Conny Grothe ISSN 0341-2660 ISSN E-Paper: 2747-8009 SALES Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262, E-Mail: o.jennen@vfmz.de Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206, E-Mail: a.zepig@vfmz.de Auftragsmanagement: Heike Rauschkolb, Tel.: 06131/992-241, E-Mail: h.rauschkolb@vfmz.de Anzeigenpreisliste Nr. 69: gültig ab 1. Oktober 2021 LESERSERVICE vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG, Große Hub 10, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266 Bitte teilen Sie uns Anschriften- und sonstige Änderungen Ihrer Bezugsdaten schriftlich mit (Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de). Preise und Lieferbedingungen: Einzelheftpreis: € 16,50 (zzgl. Versandkosten) Jahresabonnement Inland: € 159,- (inkl. Versandkosten) Jahresabonnement Ausland: € 179,- (inkl. Versandkosten) Abonnements verlängern sich automatisch um ein weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden. 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